CN209842422U - 一种固井装备自动混合控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种固井装备自动混合控制系统，包括人机界面、操控模块和主控制器，人机界面和操控模块分别与主控制器连接，主控制器还连接有第一电磁阀、第二电磁阀以及动力模块，第一电磁阀控制第一旋转油缸，第二电磁阀控制第二旋转油缸，第一旋转油缸和第二旋转油缸分别与第一输出阀、第二输出阀连接，第一输出阀控制模块和第二输出阀控制模块还分别连接有第一角位移传感器和第二角位移传感器，第一输出阀和第二输出阀分别与混合器连接。密度计检测混合器内的混合物密度，角位移传感器将旋转油缸的开度信息，并将开度和密度信息反馈至主控制器，主控制器结合密度和开度信息，向电磁阀发送指令，调整旋转油缸的开度，直至混合器内的混合物密度达到目标密度。
Description
技术领域
本实用新型属于自动化控制技术领域，涉及一种固井装备自动混合控制系统。
背景技术
固井车(或撬)是提高油气采收率的重要装备，在油气钻采开发中具有重要作用。自动控制系统是固井车(或撬)的关键组成部分，现有技术易导致响应速度慢、控制精度较低等问题。目前，混浆控制主要依靠操作者人工目测和凭经验判断最佳阀角开度，自动化水平低，系统运行不稳定，劳动效率低且作业效果不佳。
发明内容
本实用新型目的是提供一种固井装备自动混合控制系统，解决目前固井控制系统自动化水平低的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种固井装备自动混合控制系统，包括人机界面、操控模块和主控制器，人机界面和操控模块分别与主控制器连接，主控制器还连接有第一输出阀控制模块、第二输出阀控制模块以及动力模块，第一输出阀控制模块和第二输出阀控制模块分别与第一输出阀、第二输出阀连接，第一输出阀控制模块和第二输出阀控制模块还分别连接有第一角位移传感器和第二角位移传感器，第一输出阀和第二输出阀分别与混合器连接。
第一输出阀控制模块包括第一旋转油缸和控制第一旋转油缸旋转角度的第一电磁阀，第一电磁阀与主控制器连接，第一旋转油缸的驱动轴与第一输出阀的阀芯连接，第一角位移传感器与第一旋转油缸连接。
第二输出阀控制模块包括第二旋转油缸和控制第二旋转油缸旋转角度的第二电磁阀，第二电磁阀与主控制器连接，第二旋转油缸的驱动轴与第二输出阀的阀芯连接，第二角位移传感器与第二旋转油缸连接。
主控制器还连接有密度计，密度计设置在混合器内。
动力模块包括发动机液压系统和变速箱液压系统，发动机液压系统和变速箱液压系统分别与主控制器连接。
主控制器还连接有雷达液位计，雷达液位计设置在混合器内。
混合器设有出口，混合器的出口处设有流量计，流量计与主控制器连接。
本实用新型的有益效果是，固井装备自动混合控制系统采用高速数据处理芯片，高频雷达检测及全自动控制技术，系统二次自动调节控制参数，信号处理响应快、准确性高，可以快速建立作业模式并自动计算出灰阀的最佳开启角度，从而有效提高作业效率。本实用新型提高了固井作业时的安全可靠性和劳动效率，切实提升了固压装备控制系统的自动化、智能化水平。
附图说明
图1是本实用新型一种固井装备自动混合控制系统的系统组成框图。
图中，1、人机界面，2、操控模块，3、发动机液压系统，4、变速箱液压系统，5、第一角位移传感器，6、第一电磁阀，7、第一旋转油缸，8、第一输出阀，9、密度计，10、第二输出阀，11、第二旋转油缸，12、第二电磁阀，13、第二角位移传感器，14、雷达液位计，15、流量计，16、主控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型提供了一种固井装备自动混合控制系统，目的在于保护固井装备中各个模块以及各个硬件和主控制器之间的连接关系和控制关系，而对于实现这种控制关系所需要的算法，本领域技术人员可以根据需要编写相应的算法程序，且用于控制本实用新型的算法程序属于本领域常用的算法程序，不在本实用新型的保护目的内，本实用新型中各模块以及各硬件和主控制器之间的连接关系和控制关系如下：
如图1所示，包括人机界面1、操控模块2和主控制器16，人机界面1和操控模块2分别与主控制器16连接，人机界面1用于显示和操控固井车的各项参数，操控模块2包括固井车的控制手柄和旋转开关等，通过人机界面1输入控制参数，或通过操控模块2操作控制手柄和旋转开关箱主控制器16发送控制指令，以实现对整个设备的控制，主控制器16还连接有第一输出阀控制模块、第二输出阀控制模块以及动力模块，第一输出阀控制模块和第二输出阀控制模块分别与第一输出阀8、第二输出阀10连接，第一输出阀控制模块和第二输出阀控制模块还分别连接有第一角位移传感器5和第二角位移传感器13，第一输出阀8和第二输出阀10分别与混合器连接。
第一输出阀控制模块包括第一旋转油缸7和控制第一旋转油缸7旋转角度的第一电磁阀6，第一电磁阀6与主控制器16连接，第一旋转油缸7的驱动轴与第一输出阀8的阀芯连接，第一角位移传感器5与第一旋转油缸连接。
第二输出阀控制模块包括第二旋转油缸11和控制第二旋转油缸11旋转角度的第二电磁阀12，第二电磁阀12与主控制器16连接，第二旋转油缸11的驱动轴与第二输出阀10的阀芯连接，第二角位移传感器13与第二旋转油缸11连接。
主控制器16还连接有密度计9，密度计9设置在混合器内。
动力模块包括发动机液压系统3和变速箱液压系统4，发动机液压系统3和变速箱液压系统4分别与主控制器16连接。
主控制器16还连接有雷达液位计14，雷达液位计14设置在混合器内。
混合器设有出口，混合器的出口处设有流量计15，流量计15与主控制器16连接。
本实用新型的工作原理是，通过密度计对混合器内的混合物密度进行检测，并反馈至主控制器，第一角位移传感器和第二角位移传感器将第一旋转油缸和第二旋转油缸的开度信息传输至主控制器，主控制器对比目标密度，同时结合旋转油缸的开度，从而向第一电磁阀和第二电磁阀发送指令，调整旋转油缸的开度，直至混合器内的混合物密度达到目标密度。
本实用新型的实施流程如下：
第一步，启动系统。系统上电，由操控模块2和人机界面1操作发动机液压系统3和变速箱液压系统4，使阀组打开，进而启动发动机、变速箱、固井泵等设备。监测各仪表和传感器数值，确保系统正常
第二步，作业模式选择。作业过程主要控制第二输出阀开度进而调整进灰量完成泥浆混合，泥浆密度值可以无限接近密度期望值。根据实际工况在人机界面中选择泥浆混合作业模式，分为手动混合模式和自动混合模式。
手动模式下，通过控制操控模块2上的手柄直接控制第一电磁阀6和第二电磁阀12，按照手柄输入信号直接控制第一旋转油缸和第二旋转油缸的开度，主控制器16中的软件不经过PID算法程序块。手柄输入(4～20)mA信号，4mA表示电磁阀正向(打开)最快，20mA表示电磁阀反向(关闭)最快。需要增加灰量，则正向推手柄，施加(12～20)mA电流，需要减少灰量，则反向拉手柄，产生(4～12)mA电流，保持稳定时自动施加12mA加减一个幅值1mA的正弦信号或者噪声信号。
自动模式下，通过主控制器16中的软件经过PID算法程序块得到输出的电流信号，将密度计9检测到的实际密度值d与预知的密度期望值D进行实时比较，附加一个系数k，得出电流：I＝k*(D-d)。随着灰罐车送灰能力的不同，系数k是不同的，且系数k是通过试验得到的。
第三步，监测各类实时信号。令雷达液位计14信号发射端口垂直向下对准测量表面，水量根据混合容器中的液位调节，保持初始标定值，当雷达液位计14检测到液位不在作业范围内，自动打开水阀注水。流量计15反馈混合器出口处泥浆流量。第一角位移传感器5和第二角位移传感器13分别反馈第一旋转油缸7和第二旋转油缸11的开度。
第四步，寻找最佳开度角。自动模式完成参数整定后，保存第一角位移传感器5和第二角位移传感器13的数值，当配合同种送灰车时，系统启动后自动调用此数值，使第一旋转油缸7和第二旋转油缸11的开度直接达到这个预设值，从而节省了重新整定的时间，提高了作业效率。
第五步，二次自动整定。上一步记录的最佳灰阀开度角设为A，实时开度用a表示，将阀角开度作为整定量加入自动控制算法，则关系方程为：I＝k*(D-d)/(A-a)。由此进一步精准调节进灰量。
第六步，记录过程。不同的送灰车对应不同的整定参数，建立数据库记录每种送入能力下的各项数据。
Claims (7)
1.一种固井装备自动混合控制系统，其特征在于，包括人机界面(1)、操控模块(2)和主控制器(16)，所述人机界面(1)和操控模块(2)分别与主控制器(16)连接，所述主控制器(16)还连接有第一输出阀控制模块、第二输出阀控制模块以及动力模块，所述第一输出阀控制模块和第二输出阀控制模块分别与第一输出阀(8)、第二输出阀(10)连接，所述第一输出阀控制模块和第二输出阀控制模块还分别连接有第一角位移传感器(5)和第二角位移传感器(13)，所述第一输出阀(8)和第二输出阀(10)分别与混合器连接。
2.如权利要求1所述的一种固井装备自动混合控制系统，其特征在于，所述第一输出阀控制模块包括第一旋转油缸(7)和控制第一旋转油缸(7)旋转角度的第一电磁阀(6)，所述第一电磁阀(6)与主控制器(16)连接，所述第一旋转油缸(7)的驱动轴与第一输出阀(8)的阀芯连接，所述第一角位移传感器(5)与第一旋转油缸连接。
3.如权利要求2所述的一种固井装备自动混合控制系统，其特征在于，所述第二输出阀控制模块包括第二旋转油缸(11)和控制第二旋转油缸(11)旋转角度的第二电磁阀(12)，所述第二电磁阀(12)与主控制器(16)连接，所述第二旋转油缸(11)的驱动轴与第二输出阀(10)的阀芯连接，所述第二角位移传感器(13)与第二旋转油缸(11)连接。
4.如权利要求3所述的一种固井装备自动混合控制系统，其特征在于，所述主控制器(16)还连接有密度计(9)，所述密度计(9)设置在混合器内。
5.如权利要求3所述的一种固井装备自动混合控制系统，其特征在于，所述动力模块包括发动机液压系统(3)和变速箱液压系统(4)，所述发动机液压系统(3)和变速箱液压系统(4)分别与主控制器(16)连接。
6.如权利要求3所述的一种固井装备自动混合控制系统，其特征在于，所述主控制器(16)还连接有雷达液位计(14)，所述雷达液位计(14)设置在混合器内。
7.如权利要求3所述的一种固井装备自动混合控制系统，其特征在于，所述混合器设有出口，所述混合器的出口处设有流量计(15)，所述流量计(15)与主控制器(16)连接。
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| CN201920824521.7U CN209842422U (zh) | 2019-06-03 | 2019-06-03 | 一种固井装备自动混合控制系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112677314A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-20 | 中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司 | 一种固井用电驱型高能混合器及泥浆预混控制方法 |
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2019
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